JP2020002695A - 作業機械、および作業機械を含むシステム - Google Patents

Abstract

【課題】掘削作業中に無駄操作が行われている時間を低減する。【解決手段】作業機械は、車体と、車体に回転可能に取り付けられた走行輪と、車体に対し動作可能な作業機と、走行輪および作業機を操作するための操作装置と、作業機械の動作を制御するコントローラとを備えている。コントローラは、掘削作業中に、操作装置より出力される操作指令値に基づいて、作業機が動かない無駄操作が行われていると判断して、無駄操作が行われている時間を出力する。【選択図】図１１

Description

本開示は、作業機械、および作業機械を含むシステムに関する。

作業機械に関し、アクセルの開度およびエンジンの実回転数が所定の運転条件を満たすか否かによって、オペレータに省エネルギー運転を示唆するための表示を表示するか否かを判断し、オペレータに対して省エネルギー運転を促す技術が、たとえば国際公開第２００７／０７２７０１号（特許文献１）に開示されている。

国際公開第２００７／０７２７０１号

ホイールローダによる作業のうち、車両を前進させるとともにブームを上昇させてバケットに土砂を掬い込む掘削は、燃料を多く消費する作業の１つである。掘削時間が長くなると、稼働燃費全体に大きく影響する。そのため、掘削時間遅延の原因となる無駄操作を低減して掘削時間を短縮することで燃費を改善したいという要求がある。

本開示では、掘削作業中に無駄操作が行われている時間を低減できる、作業機械および作業機械を含むシステムが提供される。

本開示の一の局面に従うと、作業機械が提供される。作業機械は、車体と、車体に回転可能に取り付けられた走行輪と、車体に対し動作可能な作業機と、走行輪および作業機を操作するための操作装置と、作業機械の動作を制御するコントローラとを備えている。コントローラは、掘削作業中に、操作装置より出力される操作指令値に基づいて、作業機が動かない無駄操作が行われていると判断して、無駄操作が行われている時間を出力する。

本開示の一の局面に従うと、作業機械を含むシステムが提供される。システムは、車体と、車体に回転可能に取り付けられた走行輪と、車体に対し動作可能な作業機と、走行輪および作業機を操作するための操作装置と、作業機械の動作を制御するコントローラとを備えている。コントローラは、掘削作業中に、操作装置より出力される操作指令値に基づいて、作業機が動かない無駄操作が行われていると判断して、無駄操作が行われている時間を出力する。

本開示に従えば、掘削作業中に無駄操作が行われている時間を低減することができる。

実施形態に基づくホイールローダの側面図である。 ホイールローダの概略ブロック図である。 実施形態に基づくホイールローダによる掘削作業を説明する図である。 ホイールローダの掘削動作および積込動作を構成する一連の作業工程の例を示す模式図である。 ホイールローダの掘削動作および積込動作を構成する一連の作業工程の判定方法を示すテーブルである。 実施形態に基づくホイールローダによるかき上げ作業を説明する図である。 実施形態に基づくホイールローダによるドージング作業を説明する図である。 第１処理装置内の掘削分類処理を示すフローチャートである。 ホイールローダによる作業内容を判別するためのテーブルである。 ホイールローダによる作業中の、バケットの刃先の軌跡を示すグラフである。 無駄操作発生時に実行される制御処理を示すフローチャートである。 作業機ストール発生の有無を判断する処理を示すフローチャートである。 キャブ内の表示部に表示される表示の第１の例を示す模式図である。 掘削時スリップ発生の有無を判断する処理を示すフローチャートである。 キャブ内の表示部に表示される表示の第２の例を示す模式図である。 第二実施形態に基づく、無駄操作発生時に実行される制御処理を示すフローチャートである。 キャブ内の表示部に表示される表示の第３の例を示す模式図である。 第三実施形態に基づく、無駄操作発生時に実行される制御処理を示すフローチャートである。 第２処理装置の表示部に表示される表示の一例を示す模式図である。 ホイールローダを含むシステムの概略図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［第一実施形態］
＜全体構成＞
実施形態においては、作業機械の一例としてホイールローダ１について説明する。図１は、実施形態に基づくホイールローダ１の側面図である。

図１に示すように、ホイールローダ１は、車体フレーム２（実施形態における車体に相当する）と、作業機３と、走行装置４と、キャブ５とを備えている。走行装置４は、走行輪４ａ，４ｂを含んでいる。ホイールローダ１は、走行輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。

車体フレーム２は、前フレーム１１と後フレーム１２とを含んでいる。前フレーム１１と後フレーム１２とは、互いに左右方向に揺動可能に取り付けられている。前フレーム１１と後フレーム１２とには、ステアリングシリンダ１３が取り付けられている。ステアリングシリンダ１３は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１３がステアリングポンプ（図示せず）からの作動油によって伸縮することによって、ホイールローダ１の進行方向が左右に変更される。

本明細書中において、ホイールローダ１が直進走行する方向を、ホイールローダ１の前後方向という。ホイールローダ１の前後方向において、車体フレーム２に対して作業機３が配置されている側を前方向とし、前方向と反対側を後方向とする。ホイールローダ１の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。ホイールローダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

前後方向とは、キャブ５内の運転席に着座した作業者の前後方向である。左右方向とは、運転席に着座した作業者の左右方向である。左右方向とは、ホイールローダ１の車幅方向である。上下方向とは、運転席に着座した作業者の上下方向である。運転席に着座した作業者に正対する方向が前方向であり、運転席に着座した作業者の背後方向が後方向である。運転席に着座した作業者が正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。運転席に着座した作業者の足元側が下側、頭上側が上側である。

前フレーム１１には、作業機３および走行輪４ａが取り付けられている。作業機３は、ブーム１４と、バケット６とを含んでいる。ブーム１４の基端部は、ブームピン１０によって前フレーム１１に回転自在に取付けられている。バケット６は、ブーム１４の先端に位置するバケットピン１７によって、回転自在にブーム１４に取付けられている。前フレーム１１とブーム１４とは、ブームシリンダ１６により連結されている。ブームシリンダ１６は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６が作業機ポンプ２５（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、ブーム１４が昇降する。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を駆動する。

作業機３は、ベルクランク１８と、チルトシリンダ１９と、チルトロッド１５とをさらに含んでいる。ベルクランク１８は、ブーム１４のほぼ中央に位置する支持ピン１８ａによって、ブーム１４に回転自在に支持されている。チルトシリンダ１９は、ベルクランク１８の基端部と前フレーム１１とを連結している。チルトロッド１５は、ベルクランク１８の先端部とバケット６とを連結している。チルトシリンダ１９は、油圧シリンダである。チルトシリンダ１９が作業機ポンプ２５（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、バケット６が上下に回動する。チルトシリンダ１９は、バケット６を駆動する。

後フレーム１２には、キャブ５および走行輪４ｂが取り付けられている。キャブ５は、ブーム１４の後方に配置されている。キャブ５は、車体フレーム２上に載置されている。キャブ５内には、オペレータが着座するシートおよび操作装置などが配置されている。

図２は、ホイールローダ１の構成を示す概略ブロック図である。ホイールローダ１は、エンジン２０、動力取り出し部２２、動力伝達機構２３、シリンダ駆動部２４、第１角度検出器２９、第２角度検出器４８、および第１処理装置３０を備えている。エンジン２０、動力取り出し部２２、動力伝達機構２３、シリンダ駆動部２４、第１角度検出器２９、第２角度検出器４８、および第１処理装置３０は、図１に示される車体フレーム２に搭載されている。

エンジン２０は、ホイールローダ１を走行させるための駆動力を発生し、かつ作業機３を動作させるための駆動力を発生する、駆動源の一例である。エンジン２０は、たとえばディーゼルエンジンである。エンジン２０の出力は、エンジン２０のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。

動力取り出し部２２は、エンジン２０の出力を、動力伝達機構２３とシリンダ駆動部２４とに振り分ける装置である。

動力伝達機構２３は、エンジン２０からの駆動力を走行輪４ａ，４ｂに伝達する機構である。動力伝達機構２３は、入力軸２１の回転を変速して出力軸２３ａに出力する。

動力伝達機構２３の出力軸２３ａには、ホイールローダ１の車速を検出するための車速検出器２７が取り付けられている。ホイールローダ１は、車速検出器２７を含んでいる。車速検出器２７は、出力軸２３ａの回転速度を検出することにより、走行装置４によるホイールローダ１の移動速度を検出する。車速検出器２７は、出力軸２３ａの回転速度を検出するための回転センサとして機能する。車速検出器２７は、走行装置４による移動を検出する移動検出器として機能する。車速検出器２７は、ホイールローダ１の車速を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

シリンダ駆動部２４は、作業機ポンプ２５および制御弁２６を有している。エンジン２０の出力は、動力取り出し部２２を介して、作業機ポンプ２５に伝達される。作業機ポンプ２５から吐出された作動油は、制御弁２６を介して、ブームシリンダ１６およびチルトシリンダ１９に供給される。

ブームシリンダ１６には、ブームシリンダ１６の油室内の油圧を検出するための第１油圧検出器２８ａ，２８ｂが取り付けられている。ホイールローダ１は、第１油圧検出器２８ａ，２８ｂを含んでいる。第１油圧検出器２８ａ，２８ｂは、たとえばヘッド圧検出用の圧力センサ２８ａと、ボトム圧検出用の圧力センサ２８ｂとを有している。

圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のヘッド側に取り付けられている。圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のシリンダヘッド側油室内の作動油の圧力（ヘッド圧）を検出することができる。圧力センサ２８ａは、ブームシリンダ１６のヘッド圧を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のボトム側に取り付けられている。圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のシリンダボトム側油室内の作動油の圧力（ボトム圧）を検出することができる。圧力センサ２８ｂは、ブームシリンダ１６のボトム圧を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

第１角度検出器２９は、たとえば、ブームピン１０に取り付けられたポテンショメータである。第１角度検出器２９は、ブーム１４の持ち上がり角度（チルト角度）を表すブーム角度を検出する。第１角度検出器２９は、ブーム角度を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

具体的には、図１に示すように、ブーム角度θは、ブームピン１０の中心から前方に延びる水平線ＬＨに対する、ブームピン１０の中心からバケットピン１７の中心に向かう方向に延びる直線ＬＢの角度である。直線ＬＢが水平である場合をブーム角度θ＝０°と定義する。直線ＬＢが水平線ＬＨよりも上方にある場合にブーム角度θを正とする。直線ＬＢが水平線ＬＨよりも下方にある場合にブーム角度θを負とする。

第１角度検出器２９は、ブームシリンダ１６に配置されたストロークセンサであってもよい。

第２角度検出器４８は、たとえば、支持ピン１８ａに取り付けられたポテンショメータである。第２角度検出器４８は、ブーム１４に対するベルクランク１８の角度（ベルクランク角度）を検出することにより、ブーム１４に対するバケット６のチルト角度を表すバケット角度を検出する。第２角度検出器４８は、バケット角度を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。バケット角度はたとえば、直線ＬＢと、バケットピン１７の中心とバケット６の刃先６ａとを結ぶ直線との成す角度である。バケット６の刃先６ａが直線ＬＢよりも上方にある場合にバケット角度を正とする。

第２角度検出器４８は、チルトシリンダ１９に配置されたストロークセンサであってもよい。

ホイールローダ１は、キャブ５内に、オペレータによって操作される操作装置を備えている。操作装置は、前後進切換装置４９、アクセル操作装置５１、ブーム操作装置５２、バケット操作装置５４、およびブレーキ操作装置５８を含んでいる。前後進切換装置４９、アクセル操作装置５１およびブレーキ操作装置５８は、ホイールローダ１を走行するための操作装置を構成している。ブーム操作装置５２およびバケット操作装置５４は、作業機３を操作するための操作装置を構成している。

前後進切換装置４９は、操作部材４９ａと、部材位置検出センサ４９ｂとを含んでいる。操作部材４９ａは、車両の前進および後進の切換を指示するためにオペレータによって操作される。操作部材４９ａは、前進（Ｆ）、中立（Ｎ）、および後進（Ｒ）の各位置に切り換えられることができる。部材位置検出センサ４９ｂは、操作部材４９ａの位置を検出する。部材位置検出センサ４９ｂは、操作部材４９ａの位置によって表される前後進指令の検出信号（前進、中立、後進）を第１処理装置３０に出力する。

アクセル操作装置５１は、アクセル操作部材５１ａと、アクセル操作検出部５１ｂとを含んでいる。アクセル操作部材５１ａは、エンジン２０の目標回転速度を設定するためにオペレータによって操作される。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作部材５１ａの操作量（アクセル操作量）を検出する。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作量を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。

ブレーキ操作装置５８は、ブレーキ操作部材５８ａと、ブレーキ操作検出部５８ｂとを含んでいる。ブレーキ操作部材５８ａは、ホイールローダ１の減速力を操作するために、オペレータによって操作される。ブレーキ操作検出部５８ｂは、ブレーキ操作部材５８ａの操作量（ブレーキ操作量）を検出する。ブレーキ操作検出部５８ｂは、ブレーキ操作量を示す検出信号を第１処理装置３０に出力する。ブレーキ操作量としてブレーキオイルの圧力が用いられてもよい。

ブーム操作装置５２は、ブーム操作部材５２ａと、ブーム操作検出部５２ｂとを含んでいる。ブーム操作部材５２ａは、ブーム１４を上げ動作または下げ動作させるためにオペレータによって操作される。ブーム操作検出部５２ｂは、ブーム操作部材５２ａの位置を検出する。ブーム操作検出部５２ｂは、ブーム操作部材５２ａの位置によって表されるブーム１４の上げ指令または下げ指令の検出信号を、第１処理装置３０に出力する。

バケット操作装置５４は、バケット操作部材５４ａと、バケット操作検出部５４ｂとを含んでいる。バケット操作部材５４ａは、バケット６を掘削動作またはダンプ動作させるためにオペレータによって操作される。バケット操作検出部５４ｂは、バケット操作部材５４ａの位置を検出する。バケット操作検出部５４ｂは、バケット操作部材５４ａの位置によって表されるバケット６の掘削方向またはダンプ方向への動作指令の検出信号を、第１処理装置３０に出力する。

第１角度検出器２９、第２角度検出器４８、第１油圧検出器２８ａ，２８ｂ、ブーム操作検出部５２ｂおよびバケット操作検出部５４ｂは、作業機センサに含まれる。作業機センサは、作業機３の状態を検知するものである。また作業機センサの検出値から、バケット６内の積載重量を算出することができる。この作業機センサは、圧力センサまたはひずみセンサの少なくとも一方を含む。作業機センサは作業機位置センサを含む。作業機位置センサは、たとえば第１角度検出器２９、第２角度検出器４８、ブーム操作検出部５２ｂおよびバケット操作検出部５４ｂである。

第１処理装置３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置を含むマイクロコンピュータで構成されている。第１処理装置３０は、エンジン２０、作業機３、動力伝達機構２３等の動作を制御する。第１処理装置３０は、ホイールローダ１のコントローラの機能の一部として実現されてもよい。

第１処理装置３０には、車速検出器２７によって検出されるホイールローダ１の車速の信号と、第１角度検出器２９によって検出されるブーム角度の信号と、圧力センサ２８ｂによって検出されるブームシリンダ１６のボトム圧の信号と、前後進切換装置４９によって検出される前後進指令の信号とが入力される。第１処理装置３０は、入力された以上の信号に基づいて、バケット６の荷の運搬作業情報を積算する。

運搬作業情報とは、たとえば、運搬作業回数、総運搬重量、総運搬距離、総仕事量である。運搬作業回数とは、当該積算を開始してから終了するまでにＶシェープなどの所定の運搬作業を行った回数を表す。当該積算を開始して終了するまでの期間とは、たとえば、１日などの所定の時間内においてオペレータがホイールローダ１を運転している期間を意味する。当該期間は、オペレータごとに分けて管理されるとよい。また、当該期間は、オペレータによって手動で設定されてもよい。総運搬重量とは、当該積算を開始してから終了するまでにバケット６が運搬した荷の総重量である。総運搬距離とは、当該積算を開始してから終了するまでに、バケット６に荷を積んだ状態でホイールローダ１が移動した総距離である。総仕事量とは、当該積算を開始してから終了するまでの、総運搬重量と総運搬距離との積である。

第１処理装置３０には、第２角度検出器４８によって検出されるバケット角度の信号が入力される。第１処理装置３０は、ホイールローダ１の車速の信号と、ブーム角度の信号と、バケット角度の信号とに基づいて、バケット６の刃先６ａの現在位置を算出する。

ホイールローダ１は、表示部４０および出力部４５をさらに備えている。表示部４０は、キャブ５に配置された、オペレータが視認するモニタである。表示部４０は、第１処理装置３０によって計数された運搬作業情報を表示する。表示部４０は、キャブ５のフロントピラーに取り付けられていてもよい。キャブ５の左側面にオペレータが乗降するためのドアが設けられている場合、表示部４０は、キャブ５の右フロントピラーに取り付けられていてもよい。

表示部４０は、第１処理装置３０と通信ケーブルによって有線接続されていてもよい。または表示部４０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を介して第１処理装置３０からデータを受信する構成であってもよい。

出力部４５は、ホイールローダ１の外部に設置されたサーバ（第２処理装置７０）に、運搬作業情報を出力する。出力部４５は、たとえば、無線通信などの通信機能を有し、第２処理装置７０の入力部７１と通信してもよい。または、出力部４５は、たとえば、第２処理装置７０の入力部７１がアクセス可能な携帯記憶装置（メモリカードなど）のインタフェースであってもよい。第２処理装置７０は、モニタ機能にあたる表示部７５を有しており、出力部４５から出力された運搬作業情報を表示することができる。

＜掘削作業＞
本実施形態のホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物を掬い取る掘削作業を実行する。図３は、実施形態に基づくホイールローダ１による掘削作業を説明する図である。

図３に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図３中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌに沿ってバケット６を上昇させる。これにより、掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。

本実施形態のホイールローダ１は、掘削対象物１００をバケット６に掬い取る掘削動作と、バケット６内の荷（掘削対象物１００）をダンプトラック２００などの運搬機械に積み込む積込動作とを実行する。図４は、実施形態に基づくホイールローダ１の掘削動作および積込動作を構成する一連の作業工程の例を示す模式図である。ホイールローダ１は、次のような複数の作業工程を順次に行うことを繰り返して、掘削対象物１００を掘削し、ダンプトラック２００などの運搬機械に掘削対象物１００を積み込んでいる。

図４（Ａ）に示されるように、ホイールローダ１は、掘削対象物１００に向かって前進する。この空荷前進工程において、オペレータは、ブームシリンダ１６およびチルトシリンダ１９を操作して、作業機３をブーム１４の先端が低い位置にありバケット６が水平を向いた掘削姿勢にして、ホイールローダ１を掘削対象物１００に向けて前進させる。

図４（Ｂ）に示されるように、バケット６の刃先６ａが掘削対象物１００に食い込むまで、オペレータはホイールローダ１を前進させる。この掘削（突込み）工程において、バケット６の刃先６ａが掘削対象物１００に食い込む。

図４（Ｃ）に示されるように、その後オペレータは、ブームシリンダ１６を操作してバケット６を上昇させるとともに、チルトシリンダ１９を操作してバケット６をチルトバックさせる。この掘削（掬込み）工程により、図中の矢印のようにバケット軌跡Ｌに沿ってバケット６が上昇し、バケット６内に掘削対象物１００が掬い込まれる。これにより、掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。

掘削対象物１００の種類によって、バケット６を１回チルトバックさせるだけで掬込み工程が完了する場合がある。または、掬込み工程において、バケット６をチルトバックさせ、中立にし、再びチルトバックさせるという動作を繰り返す場合もある。

図４（Ｄ）に示されるように、バケット６に掘削対象物１００が掬い込まれた後、オペレータは、積荷後進工程にて、ホイールローダ１を後進させる。オペレータは、後退しながらブーム上げをしてもよく、図４（Ｅ）にて前進しながらブーム上げをしてもよい。

図４（Ｅ）に示されるように、オペレータは、バケット６を上昇させた状態を維持しながら、またはバケット６を上昇させながら、ホイールローダ１を前進させてダンプトラック２００に接近させる。この積荷前進工程により、バケット６はダンプトラック２００の荷台のほぼ真上に位置する。

図４（Ｆ）に示されるように、オペレータは、所定位置でバケット６をダンプして、バケット６内の荷（掘削対象物）をダンプトラック２００の荷台上に積み込む。この工程は、いわゆる排土工程である。この後、オペレータは、ホイールローダ１を後進させながらブーム１４を下げ、バケット６を掘削姿勢に戻す。

以上が、掘削積込作業の１サイクルをなす典型的な作業工程である。
図５は、ホイールローダ１の掘削動作および積込動作を構成する一連の作業工程の判定方法を示すテーブルである。

図５に示したテーブルにおいて、一番上の「作業工程」の行には、図４（Ａ）〜図４（Ｆ）に示した作業工程の名称が示されている。その下の「前後進切換レバー」、「作業機操作」および「作業機シリンダ圧力」の行には、現在の作業工程がどの工程であるかを判定するために第１処理装置３０（図２）が使用する、各種の判定条件が示されている。

より詳細には、「前後進切換レバー」の行には、前後進切換レバー（操作部材４９ａ）に対するオペレータの操作についての判定条件が丸印で示されている。

「作業機操作」の行には、作業機３に対するオペレータの操作についての判定条件が丸印で示されている。より詳細には、「ブーム」の行にはブーム１４に対する操作に関する判定条件が示されており、「バケット」の行にはバケット６に対する操作に関する判定条件が示されている。

「作業機シリンダ圧力」の行には、作業機３のシリンダの現在の油圧、たとえばブームシリンダ１６のシリンダボトム室の油圧、についての判定条件が示されている。ここで、油圧に関して、４つの基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐが予め設定され、これら基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐによって複数の圧力範囲（基準値Ｐ未満の範囲、基準値ＡからＣの範囲、基準値ＢからＰの範囲、基準値Ｃ未満の範囲）が定義され、これらの圧力範囲が上記判定条件として設定されている。４つの基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐの大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｐとなっている。

以上のような各作業工程ごとの「前後進切換レバー」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件の少なくとも１つの判定条件を用いることにより、第１処理装置３０は、現在行われている作業がどの作業工程にあるのかを判定可能である。

図５に示した制御を行う場合の第１処理装置３０の具体的動作を以下に説明する。
図５に示した各作業工程に対応する「前後進切換レバー」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件が、記憶部３０ｊ（図２）に予め格納されている。第１処理装置３０は、前後進切換装置４９からの信号に基づいて、前後進切換レバーに対する現在の操作の種類（Ｆ，Ｎ，Ｒ）を把握する。第１処理装置３０は、ブーム操作検出部５２ｂからの信号に基づいて、ブーム１４に対する現在の操作の種類（下げ、中立または上げ）を把握する。第１処理装置３０は、バケット操作検出部５４ｂからの信号に基づいて、バケット６に対する現在の操作の種類（ダンプ、中立またはチルトバック）を把握する。さらに、第１処理装置３０は、図２に示した圧力センサ２８ｂからの信号に基づいて、ブームシリンダ１６のシリンダボトム室の現在の油圧を把握する。

第１処理装置３０は、把握された現在の前後進切換レバー操作種類、ブーム操作種類、バケット操作種類およびブームシリンダ油圧（つまり現在の作業状態）を、予め記憶してある各作業工程に対応する「前後進切換レバー」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件と対照する。この対照する処理の結果として、第１処理装置３０は、現在の作業状態に最も良く一致する判定条件がどの作業工程に対応するのかを判定する。

ここで、図５に示す掘削積込動作を構成する各作業工程に対応する判定条件は、具体的には次のとおりである。

空荷前進工程においては、前後進切換レバーがＦであり、ブーム操作とバケット操作とがともに中立であり、作業機シリンダ圧力が基準値Ｐ未満である。

掘削（突込み）工程においては、前後進切換レバーがＦ、ブーム操作とバケット操作とが共に中立、作業機シリンダ圧力が基準値ＡからＣの範囲である。

掘削（掬込み）工程においては、前後進切換レバーがＦまたはＲ、ブーム操作が上げまたは中立、バケット操作がチルトバック、作業機シリンダ圧力が基準値ＡからＣの範囲である。バケット操作については、チルトバックと中立とが交互に繰り返される判定条件をさらに追加してもよい。掘削対象物１００の状態によっては、バケット６をチルトバックさせ、中立にし、再びチルトバックさせるという動作を繰り返す場合があるからである。

積荷後進工程においては、前後進切換レバーがＲ、ブーム操作が中立または上げ、バケット操作が中立、作業機シリンダ圧力が基準値ＢからＰの範囲である。

積荷前進工程においては、前後進切換レバーがＦ、ブーム操作が上げまたは中立、バケット操作が中立、作業機シリンダ圧力が基準値ＢからＰの範囲である。

排土工程においては、前後進切換レバーがＦ、ブーム操作が上げまたは中立、バケット操作がダンプ、作業機シリンダ圧力が基準値ＢからＰの範囲である。

後進・ブーム下げ工程においては、前後進切換レバーがＲ、ブーム操作が下げ、バケット操作がチルトバック、作業機シリンダ圧力が基準値Ｐ未満である。

さらに、図５には、ホイールローダ１が単純に走行する単純走行工程が示されている。単純走行工程では、オペレータはブーム１４を低い位置にしてホイールローダ１を前進させる。バケット６に荷を積んで荷を運搬する場合もあるし、バケット６に荷を積まずに走行する場合もある。単純走行工程においては、前後進切換レバーがＦ（前進時。後進時にはＲ）、ブーム操作が中立、バケット操作が中立、作業機シリンダ圧力が基準値Ｃ未満である。

＜かき上げ作業＞
本実施形態のホイールローダ１は、バケット６に掬い込んだ土砂などの掘削対象物１００をその場で排土して積み上げるかき上げ作業を実行する。図６は、実施形態に基づくホイールローダ１によるかき上げ作業を説明する図である。

図６に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図６中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌに沿ってバケット６を上昇させる。ホイールローダ１はさらに、バケット６をダンプ動作させる。これにより、バケット６に掬い込んだ掘削対象物１００をその場で排土して積み上げるかき上げ作業が実行される。

かき上げ作業では、バケット６のダンプ動作が作業の終了時に行なわれるため、作業終了時のブーム１４の位置が掘削積込作業よりも高くなることが多い。かき上げ作業を行なう場合には、バケット６に掬い込んだ掘削対象物１００をより高い位置で排土できるように、ホイールローダ１が掘削対象物１００の山を中腹まで登るように走行することもある。

＜ドージング作業＞
本実施形態のホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを地面付近に位置させて走行することで地面を均すドージング（整地）作業を実行する。図７は、実施形態に基づくホイールローダ１によるドージング作業を説明する図である。

図７に示されるように、ホイールローダ１は、刃先６ａが地面付近に位置するようにバケット６を配置した後に、図７中の矢印のように、前進走行する。これにより、バケット６の刃先６ａによって地面が均されて整地されるドージング作業が実行される。ドージング作業の終了時には、バケット６内に入り込んだ土砂を排土するために、バケット６をダンプ動作させることがある。

＜作業内容の判別＞
本実施形態のホイールローダ１において、第１処理装置３０は、作業機３による作業内容がドージング、かき上げおよび掘削積込のいずれの作業であるかを判別する。この作業内容の判別を、掘削分類と定義する。たとえば掘削作業の詳細解析時に、掘削分類を使用することができる。図８は、第１処理装置３０内の掘削分類処理を示すフローチャートである。

図８に示されるように、まずステップＳ１１において、作業工程が掘削であるか否かが判定される。第１処理装置３０は、図４，５を参照して説明した通り、現在の前後進切替レバー操作種類、ブーム操作種類、バケット操作種類およびブームシリンダ油圧（つまり現在の作業状態）を、予め記憶してある各作業工程に対応する「前後進切替レバー」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件と対照して、現在の作業工程が掘削であるかを判定する。

たとえば第１処理装置３０は、前後進切換レバーがＦでありホイールローダ１を前進させる操作が行われているときに、掘削作業中であると判定してもよい。代替的には、第１処理装置３０は、前後進切換レバーがＦであることと、その他の判定条件、たとえば作業機シリンダ圧力が基準値Ｃ以上であることとの組み合わせに基づいて、掘削作業中であると判定してもよい。

作業工程が掘削であると判定された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６において掘削作業の分類を行なう。すなわち、掘削作業について、ドージング、かき上げおよび掘削積込のいずれの作業であるかを判別する。ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６の処理は、第１処理装置３０のサンプリング周期毎、すなわちリアルタイムに実行される。

ステップＳ１２において、掘削と判定された作業工程において、ドージング作業が行なわれているか否かを最初に判別する。図９は、ホイールローダ１による作業内容を判別するためのテーブルである。図１０は、ホイールローダ１による作業中の、バケット６の刃先６ａの軌跡を示すグラフである。図１０（１）の横軸は、水平方向のバケット６の刃先６ａの軌跡（刃先軌跡Ｘ、単位：ｍ）を示し、図１０（１）の縦軸は、垂直方向のバケット６の刃先６ａの軌跡（刃先軌跡Ｙ、単位：ｍ）を示す。図１０（２）の横軸は、図１０（１）と同様の刃先軌跡Ｘを示し、図１０（２）の縦軸は、図１，２を参照して説明したバケット角度（単位：°）を示す。

図９（Ａ）に、ホイールローダ１の作業内容がドージング作業であるか否かを判別するためのテーブルを示す。図１０（１）のカーブ（Ａ）に、ドージング作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、垂直方向の刃先軌跡Ｙとの関係の一例を示す。図１０（２）のカーブ（Ａ）に、ドージング作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、バケット角度との関係の一例を示す。

図７を参照して説明した通り、ホイールローダ１は、ドージング作業を実行するとき、バケット６の刃先６ａを地面付近に配置した状態で前進走行する。ドージング作業中に刃先６ａが垂直方向に上方へ移動する高さは、ホイールローダ１の走行に伴って刃先６ａが水平方向に移動する長さに比べて、相当に小さい。図１１（１）のカーブ（Ａ）に示されるとおり、ドージング作業では、後述するかき上げ作業や掘削積込作業に比べると、刃先軌跡Ｙに対して刃先軌跡Ｘが長くなっていることがわかる。

そこで、刃先軌跡Ｘと刃先軌跡Ｙに基づいて、作業内容がドージング作業であるか否かを判別する。具体的には、作業終了時のバケット６の刃先６ａの位置における刃先軌跡Ｘおよび刃先軌跡Ｙの座標を、刃先軌跡Ｘと刃先軌跡Ｙとの関係を記憶したテーブルと対照し、ドージング作業であるか否かを判別する。

より詳しくは、作業終了時のバケット６の刃先６ａの位置における刃先軌跡Ｘおよび刃先軌跡Ｙの座標が、上記テーブルにおいてドージング作業であると判別される範囲に含まれていれば、ドージング作業であると判別される。たとえば、ホイールローダ１の走行距離に対してバケット６の刃先６ａの位置が地面に近く、ブーム１４を上昇させる動作が行われていないかまたはブーム１４の上昇動作は行われているがその上昇移動量が小さい場合、作業内容がドージング作業であると判別される。

代替的には、刃先軌跡Ｙを用いずに、単に刃先軌跡Ｘを所定値と比較することで、作業内容がドージング作業であるか否かを判別することもできる。たとえば、作業終了時のバケット６の刃先６ａの位置における刃先軌跡Ｘの座標の値が所定値以上であれば、作業終了時までのホイールローダ１の走行距離が大きく、この場合作業内容がドージング作業であると判別される。

ドージング作業の終了時に排土を行なうためには、図９（Ａ）に示されるように、一度ブーム１４を上げた後にバケット６をダンプ操作する。さらに、前後進切替レバー操作の変化、ブーム操作の変化、バケット操作の変化、刃先軌跡Ｘの変化、刃先軌跡Ｙの変化、バケット角度の変化、またはこれらの組合せに基づいて、ドージング作業であるか否かを判別してもよい。

図８のステップＳ１２において、作業内容がドージングであると判別された場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）は、ステップＳ１３に進み、掘削分類をドージングとして記憶する。

一方、ステップＳ１２において、作業内容がドージングではないと判別された場合（ステップＳ１２においてＮＯ）には、ステップＳ１４に進み、掘削積込作業が行なわれているか否かの判別を行なう。図９（Ｂ）に、ホイールローダ１の作業内容が掘削積込作業であるか否かを判別するためのテーブルを示す。図１０（１）のカーブ（Ｂ）に、掘削積込作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、垂直方向の刃先軌跡Ｙとの関係の一例を示す。図１０（２）のカーブ（Ｂ）に、掘削積込作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、バケット角度との関係の一例を示す。

図３に示す掘削積込を実施する場合、土砂を掬いこむため、図９（Ｂ）のテーブルに示すように、掘削中にチルトバック操作を行う。これにより、図１０（２）のカーブ（Ｂ）に示すように、掘削終了近辺において、バケット角度が、かき上げ作業やドージング作業に比べて、大きくなる。

そこで、バケット角度に基づいて、掘削積込作業であるか否かを判別する。具体的には、バケット角度を所定値と比較することで、掘削積込作業であるか否かを判別する。より詳しくは、作業終了時のバケット角度が所定値よりも大きければ、掘削積込作業であると判別される。さらに、前後進レバー操作の変化、ブーム角度の変化、バケット角度の変化、刃先軌跡の変化、またはこれらの組合せに基づいて、掘削積込作業であるか否かを判別してもよい。

図８のステップＳ１４において、作業内容が掘削積込であると判別された場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）は、ステップＳ１５に進み、掘削分類を掘削積込として記憶する。

一方、ステップＳ１４において、作業内容が掘削積込ではないと判別された場合（ステップＳ１４においてＮＯ）には、ステップＳ１６に進み、かき上げ作業が行なわれているか否かの判別を行う。図９（Ｃ）に、ホイールローダ１の作業内容がかき上げ作業であるか否かを判別するためのテーブルを示す。図１０（１）のカーブ（Ｃ）に、かき上げ作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、垂直方向の刃先軌跡Ｙとの関係の一例を示す。図１０（２）のカーブ（Ｃ）に、かき上げ作業時の、水平方向の刃先軌跡Ｘと、バケット角度との関係の一例を示す。

かき上げの場合、図９（Ｃ）のテーブルに示されるように、掘削終了近辺で、バケット６内の土砂を排土するため、ダンプ操作を行う。そこで、掘削中に、バケット６のダンプ操作が行われたことに基づき、かき上げ作業であるか否かを判別する。

また、掘削終了近辺でダンプ操作を行うため、図１０（１）のカーブ（Ｃ）に示すように、刃先軌跡Ｙは、上昇から下降に転じる。よって、刃先軌跡Ｙに基づいて、かき上げ作業であるか否かを判別してもよい。

また、図１０（２）のカーブ（Ｃ）に示すように、掘削積込に比べ、バケット角度の値が小さくなっている。よって、バケット角度に基づいて、かき上げ作業であるか否かを判別してもよい。

図９のステップＳ１６において、作業内容がかき上げであると判別された場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）は、ステップＳ１７に進み、掘削分類をかき上げとして記憶する。

一方、ステップＳ１６で作業内容がかき上げではないと判別された場合（ステップＳ１６においてＮＯ）には、ステップＳ１８に進み、掘削分類を不明として記憶する。

掘削分類が不明となる類型として、掘削開始直後があげられる。図９（Ａ）〜（Ｃ）、および、図１０のカーブ（Ａ）〜（Ｃ）に示されるとおり、掘削開始時点では、掘削積込、かき上げ、ドージングで作業機の動作に大きな差はないため、掘削分類は不明と判別される場合がある。

図９，図１０に示されるとおり、掘削終了近辺で、ドージング、掘削積込、かき上げの差が顕著に現れる。このため、掘削終盤であることを認識する条件として、前後進切替レバーの操作を、判別条件に加えてもよい。

図８のステップＳ１２〜Ｓ１８においてリアルタイムに計算した掘削分類の判別データを基に、ステップＳ１９において、時刻、作業工程、および掘削分類を累積的に記録する。第１処理装置３０は、作業の開始時刻および終了時刻を、タイマ３０ｔ（図２）を参照して記憶部３０ｊに記憶する。第１処理装置３０は、その時間内に行なわれたものと判別された作業内容を、記憶部３０ｊに記憶する。

作業工程が掘削でないと判定された場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、ステップＳ２０において、直前の作業工程が掘削か否かを判定する。すなわち、ステップＳ２０では、作業工程が掘削から掘削以外に進んだ（掘削が終了した）か否かを判定する。

ステップＳ２０で直前の作業工程が掘削であると判定された場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ステップＳ２１において、作業工程が掘削以外から掘削に移行してから作業工程が掘削から掘削以外に移行するまで、すなわち掘削が開始されてから掘削が終了するまでの、掘削分類を更新する。

このようにして、作業機３による作業内容がドージング、かき上げおよび掘削積込のいずれの作業であるかの判別が行なわれる（図８のエンド）。

図８〜１０を参照して説明した掘削分類は、作業内容が掘削か否かを判別する手段の一例であり、これに限られるものではない。たとえば、作業機３の位置を検出する位置センサ、具体的には、図１，２に示す第１角度検出器２９および第２角度検出器４８の検出結果を用いて、ブーム１４およびバケット６の位置の経時的な変化を算出して、作業内容を判別してもよい。ホイールローダ１に搭載されたセンサの信号に基づいてホイールローダ１の状態を検出する例のほか、たとえばホイールローダ１を外部から撮像するカメラ（撮像装置）などの、ホイールローダ１の外部に設置されたセンサを用いてホイールローダ１の状態を検出することで、作業機３による作業内容を判別してもよい。

＜無駄操作発生時の制御＞
本実施形態のホイールローダ１において、第１処理装置３０は、作業工程が掘削であると判定された時間内において、作業機３が動いていない無駄操作が行われているか否かを判断する。第１処理装置３０はさらに、無駄操作が行われていると判断された場合に、当該無駄操作を解消するような制御を実行する。

たとえば、作業機ストール、および掘削時スリップが、無駄操作の一例として挙げられる。作業機ストールとは、バケット６の刃先６ａが掘削対象物１００に深く貫入しすぎて、オペレータがブーム操作部材５２ａを操作してブーム１４を上げ動作させようとしているにもかかわらず、実際にはブーム１４が上昇できない状況をいう。掘削時スリップとは、掘削作業中に掘削に必要な作業機３の操作指令を入力しないことによってリフト力不足となり走行輪４ａ，４ｂが地面に対して滑る状況、特にホイールローダ１の前輪をなす走行輪４ａが空転する状況をいう。

図１１は、無駄操作発生時に実行される制御処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示されるように、まずステップＳ３１において、作業工程の判定が行なわれる。図８のステップＳ１１に対応する作業工程の判定で、現在の作業工程が掘削であるかの判定が行なわれる。

次にステップＳ３２において、ステップＳ３１における判定の結果、作業工程が掘削と判定されたか否かを判断する。作業工程が掘削であると判断された場合（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、ステップＳ３３に進み、掘削時間の計算を行なう。

第１処理装置３０は、作業の開始時点における時刻（Ｔ０）をタイマ３０ｔから読み取る。また第１処理装置３０は、現在の時刻（Ｔ１）をタイマ３０ｔから読み取る。第１処理装置３０は、作業の開始時点における時刻から現在の時刻までの経過時間（Ｔ＝Ｔ１−Ｔ０）を計算し、これを掘削時間とする。第１処理装置３０は、作業が終了するまで、掘削時間の計算を続ける。第１処理装置３０は、前回の作業完了時までの掘削時間に今回の作業中の掘削時間を加算することで、掘削時間を累積する。

次にステップＳ３４において、作業機ストールの発生の有無を判断する。図１２は、作業機ストール発生の有無を判断する処理を示すフローチャートである。

作業機ストール発生の有無を判断するには、図１２に示すように、まずステップＳ５１において、ブーム操作装置５２から出力される、ブーム１４を動作させるための操作指令値が、上位閾値よりも大きいか否かを判断する。

ここで、操作指令値とは、オペレータがブーム操作部材５２ａを操作する操作量に従ってブーム操作検出部５２ｂが第１処理装置３０に出力する検出信号の大きさを示す。操作指令値は、上位閾値と、後述する図１４に示す下位閾値とを有している。上位閾値は、下位閾値よりも大きい閾値として設定される。たとえば、上位閾値は、操作指令値の最大値に近い値に設定される。下位閾値は、操作指令値の最小値に近い値に設定される。操作指令値のレンジを０％〜１００％とする場合、たとえば上位閾値を８０％としてもよい。下位閾値を５％としてもよい。

操作指令値が上位閾値よりも大きい場合（ステップＳ５１においてＹＥＳ）、次にステップＳ５２において、ブーム１４の上昇速度が閾値よりも小さいか否かを判断する。ブーム１４の上昇速度は、たとえば第１角度検出器２９（図１，２）によって検出されるブーム角度の値を時間で微分して得られる角速度によって、得ることができる。図５および図９（Ｂ）に示されるように、掘削作業中にはブーム１４を上げる操作がなされる。そのためステップＳ５２においては、ブーム１４が上昇する速度について判断される。

作業機ストールとは、上述した通りブーム１４が上昇しない状況であるので、ブーム１４の上昇速度の閾値は、上昇速度の設定値の最小値に近い値に設定される。ブーム１４の上昇速度のレンジを０％〜１００％とする場合、たとえば閾値を５％としてもよい。

ブーム１４の上昇速度が閾値よりも小さい場合（ステップＳ５２においてＹＥＳ）、ブーム１４を上げ動作しようとするオペレータの操作量が大きいと判断されたにもかかわらず、実際にはブーム１４が上昇していない状況である。この場合、ステップＳ５３に進み、作業機ストールが発生していると判断される。

ブーム１４の操作指令値が上位閾値以下である場合（ステップＳ５１においてＮＯ）、およびブーム１４の上昇速度が閾値以上である場合（ステップＳ５２においてＮＯ）には、ステップＳ５４に進み、作業機ストールは発生していないと判断される。このようにして、作業機ストールの発生の有無が判断される（図１２のエンド）。

図１１に戻って、作業機ストールが発生していると判断された場合（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ３５に進み、作業機ストール時間の計算を行なう。

第１処理装置３０は、作業機ストールが発生しているとの判断が始まった時刻（Ｔ２）をタイマ３０ｔから読み取る。また第１処理装置３０は、作業機ストールが発生していると判断されなくなった、すなわち作業機ストールが解消された時刻（Ｔ３）をタイマ３０ｔから読み取る。第１処理装置３０は、作業機ストールが発生している時間（Ｔ＝Ｔ３−Ｔ２）を計算する。第１処理装置３０は、これまでの掘削作業における作業機ストールが発生している時間に、今回の作業機ストールの時間を加算することで、作業機ストール時間を累積する。

次にステップＳ３６において、モニタ（表示部４０）の、作業機ストールコーションランプ８２を点灯させる。図１３は、キャブ５内の表示部４０（図１，２も併せて参照）に表示される表示の第１の例を示す模式図である。

図１３に示す表示部４０には、燃費メータ８１と、作業機ストールコーションランプ８２と、掘削時スリップコーションランプ８３とが表示されている。作業機ストールが発生している間、第１処理装置３０は、表示部４０に対して、作業機ストールコーションランプ８２を点灯させる指令信号を送信する。第１処理装置３０から指令信号を受けた表示部４０は、作業機ストールコーションランプ８２を点灯させる。作業機ストールコーションランプ８２は、作業機ストールが発生している間点灯し、作業機ストールが発生している状況を表示部４０の画面に表示する。作業機ストールコーションランプ８２は、キャブ５内に搭乗しているオペレータに、作業機ストールが発生していることを通知する。

作業機ストールコーションランプ８２の点灯に替えて、またはこれに加えて、作業機ストールが発生している間に音声信号を発信して、オペレータに対して作業機ストールが発生していることを通知してもよい。

作業機ストールコーションランプ８２の点灯を視認して、作業機ストールの発生を認識したオペレータは、作業機ストールを解消するための操作を行なう。より詳細には、オペレータは、バケット６をチルトバックさせる操作を行なう。ブーム１４を上昇できない作業機ストールが発生している場合でも、バケット６のチルトバック操作時に掘削対象物１００がバケット６に作用する負荷は比較的小さい。作業機ストールの発生時に、まずバケット６をチルトバックさせて作業機３にかかる負荷を低減させることによって、ブーム１４を上げ動作させることが可能になる。したがって作業機ストールが解消される。

なお図１３に示される燃費メータ８１は、針状部８１Ｎを有している。燃費メータ８１はまた、第１ゲージ領域８１Ａ、第２ゲージ領域８１Ｂおよび第３ゲージ領域８１Ｃを有している。第１ゲージ領域８１Ａ、第２ゲージ領域８１Ｂおよび第３ゲージ領域８１Ｃは、燃費が良い順に設定されている。比較的燃費が良いとき、針状部８１Ｎが第１ゲージ領域８１Ａに重なって表示される。燃費が悪く改善が必要なとき、針状部８１Ｎが第３ゲージ領域８１Ｃに重なって表示される。

針状部８１Ｎは、燃費のリアルタイムの検出結果に基づいて変位してもよく、所定の時間内または所定の作業回数における燃費の平均値に基づいて変位してもよい。第１ゲージ領域８１Ａ、第２ゲージ領域８１Ｂおよび第３ゲージ領域８１Ｃを、各々異なる色に着色してもよい。たとえば、第１ゲージ領域８１Ａを緑色に、第２ゲージ領域８１Ｂを黄色に、第３ゲージ領域８１Ｃを赤色に着色してもよい。

図１１に戻って、次にステップＳ３７において、掘削時スリップの発生の有無を判断する。なお作業機ストールが発生していないと判断された場合（ステップＳ３４においてＮＯ）、ステップＳ３５，Ｓ３６の処理は行われず、ステップＳ３４の判断に続いてステップＳ３７の判断が行なわれる。図１４は、掘削時スリップ発生の有無を判断する処理を示すフローチャートである。

掘削時スリップ発生の有無を判断するには、図１４に示すように、まずステップＳ６１において、ブーム操作装置５２から出力される、ブーム１４を動作させるための操作指令値が、下位閾値よりも小さいか否かを判断する。下位閾値とは、図１２に示す上位閾値に関連して説明した、操作指令値について設定される閾値の一つである。

ブーム１４を上げる操作がなされると、掘削対象物１００から作業機３に作用する反力が走行輪４ａに下向きの力を加えることで、走行輪４ａのスリップは発生しにくい。操作指令値が下位閾値よりも小さい場合（ステップＳ６１においてＹＥＳ）、ブーム１４を上げ動作しようとするオペレータの操作量が小さいことになる。この場合、スリップが発生する可能性がある。他方、図５および図９（Ｂ）に示されるように、ブーム１４を中立に保ちバケット６のチルトバックのみによって掘削対象物１００をバケット６に掬い込む作業もあり得る。

そこで、次にステップＳ６２において、走行輪４ａ，４ｂの回転速度が閾値よりも大きいか否かを判断する。走行輪４ａ，４ｂの回転速度は、たとえば車速検出器２７によって検出される出力軸２３ａの回転速度によって、得ることができる。

走行輪４ａ，４ｂの回転速度が閾値よりも大きい場合（ステップＳ６２においてＹＥＳ）、ブーム１４を上げ動作しようとするオペレータの操作量が小さく、かつホイールローダ１を前進走行しようとするオペレータの操作量が大きい状況である。この場合、ステップＳ６３に進み、掘削時スリップが発生していると判断される。

ブーム１４の操作指令値が下位閾値以上である場合（ステップＳ６１においてＮＯ）、および走行輪４ａ，４ｂの回転速度が閾値以下である場合（ステップＳ６２においてＮＯ）、ステップＳ６４に進み、掘削時スリップは発生していないと判断される。このようにして、掘削時スリップの発生の有無が判断される（図１４のエンド）。

図１１に戻って、掘削時スリップが発生していると判断された場合（ステップＳ３７においてＹＥＳ）、ステップＳ３８に進み、掘削時スリップ時間の計算を行なう。

第１処理装置３０は、掘削時スリップが発生しているとの判断が始まった時刻（Ｔ４）をタイマ３０ｔから読み取る。また第１処理装置３０は、掘削時スリップが発生していると判断されなくなった、すなわち掘削時スリップが解消された時刻（Ｔ５）をタイマ３０ｔから読み取る。第１処理装置３０は、掘削時スリップが発生している時間（Ｔ＝Ｔ５−Ｔ４）を計算する。第１処理装置３０は、これまでの掘削作業における掘削時スリップが発生している時間に、今回の掘削時スリップの時間を加算することで、掘削時スリップ時間を累積する。

次にステップＳ３９において、モニタ（表示部４０）の、掘削時スリップコーションランプ８３を点灯させる。図１３を併せて参照して、掘削時スリップが発生している間、第１処理装置３０は、表示部４０に対して、掘削時スリップコーションランプ８３を点灯させる指令信号を送信する。第１処理装置３０から指令信号を受けた表示部４０は、掘削時スリップコーションランプ８３を点灯させる。掘削時スリップコーションランプ８３は、掘削時スリップが発生している間点灯し、掘削時スリップが発生している状況を表示部４０の画面に表示する。掘削時スリップコーションランプ８３は、キャブ５内に搭乗しているオペレータに、掘削時スリップが発生していることを通知する。

掘削時スリップコーションランプ８３の点灯に替えて、またはこれに加えて、掘削時スリップが発生している間に音声信号を発信して、オペレータに対して掘削時スリップが発生していることを通知してもよい。音声信号を使用する場合、作業機ストールの発生時と掘削時スリップの発生時とで、異なる音声信号が発信されるのが好ましい。

掘削時スリップコーションランプ８３の点灯を視認して、掘削時スリップの発生を認識したオペレータは、掘削時スリップを解消するための操作を行なう。より詳細には、オペレータは、ブーム１４を上昇させる操作を行なう。ブーム１４を上昇させることによって、掘削対象物１００から作業機３に対して下向きの反力が作用する。この反力が走行輪４ａに伝わることで、走行輪４ａが地面に押し付けられ、地面と走行輪４ａとの接触部分に作用する摩擦力が増大する。したがって、地面に対して走行輪４ａが空転しなくなり、掘削時スリップが解消される。

次にステップＳ４０において、作業機ストールが発生している時間を出力する。続いてステップＳ４１において、掘削時スリップが発生している時間を出力する。なお掘削時スリップが発生していないと判断された場合（ステップＳ３７においてＮＯ）、ステップＳ３８，Ｓ３９の処理は行われず、ステップＳ３７の判断に続いてステップＳ４０，Ｓ４１の処理が行なわれる。

図１５は、キャブ５内の表示部４０に表示される表示の第２の例を示す模式図である。図１５に示す表示部４０には、作業機ストールインジケータ８４と、掘削時スリップインジケータ８５と、ゲージ８６とが表示されている。ゲージ８６には、全掘削時間内における作業機ストールの発生時間および掘削時スリップの発生時間が示されている。作業機ストールインジケータ８４と掘削時スリップインジケータ８５とは、掘削時の無駄操作の発生割合を元に、掘削作業の良し悪しを可視化するインジケータである。

作業機ストールインジケータ８４は、針状部８４Ｎと、第１領域８４Ａと、第２領域８４Ｂとを有している。第１領域８４Ａと第２領域８４Ｂとの境界が、作業機ストールの発生時間の許容限界を示している。針状部８４Ｎが第１領域８４Ａに重なって表示されていれば、作業機ストールの発生した時間が少なく、良好な掘削が行なわれていることになる。他方、針状部８４Ｎが第２領域８４Ｂに重なって表示されていれば、作業機ストールの発生した時間が多く、掘削作業の効率が悪く、したがって燃費も悪いことになる。作業機ストールインジケータ８４は、表示部４０を視認するオペレータに、作業機ストールを発生させないように促す役割を果たす。

なお作業機ストールインジケータ８４は、全掘削時間に対する作業機ストールの発生時間を示すものではなく、作業機ストールが発生している実時間と作業機ストールの許容限界との比較を示すものであることに、留意すべきである。

掘削時スリップインジケータ８５は、針状部８５Ｎと、第１領域８５Ａと、第２領域８５Ｂとを有している。第１領域８５Ａと第２領域８５Ｂとの境界が、掘削時スリップの発生時間の許容限界を示している。針状部８５Ｎが第１領域８５Ａに重なって表示されていれば、掘削時スリップの発生した時間が少なく、良好な掘削が行なわれていることになる。他方、針状部８５Ｎが第２領域８５Ｂに重なって表示されていれば、掘削時スリップの発生した時間が多く、掘削作業の効率が悪く、したがって燃費も悪いことになる。掘削時スリップインジケータ８５は、表示部４０を視認するオペレータに、掘削時スリップを発生させないように促す役割を果たす。

なお掘削時スリップインジケータ８５は、全掘削時間に対する掘削時スリップの発生時間を示すものではなく、掘削時スリップが発生している実時間と掘削時スリップの許容限界との比較を示すものであることに、留意すべきである。

ステップＳ３２の判断において作業内容が掘削でないと判断された場合（ステップＳ３２においてＮＯ）、ステップＳ３３〜Ｓ３９の処理はスキップされ、ステップＳ４０，Ｓ４１における出力の処理が行なわれる。そして、処理を終了する（図１１のエンド）。

このようにして、第１処理装置３０は、無駄操作の発生時に、作業機の操作に関係する指令信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が上位閾値よりも大きいことに基づいて、作業機ストールが発生していると判断したとき、作業機３を動かすことに関係する信号として、表示部４０に対して作業機ストールコーションランプ８２を点灯させる指令信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が下位閾値よりも小さいことに基づいて、掘削時スリップが発生していると判断したとき、作業機を動かすことに関係する信号として、表示部４０に対して掘削時スリップコーションランプ８３を点灯させる指令信号を出力することができる。

［第二実施形態］
図１６は、第二実施形態に基づく、無駄操作発生時に実行される制御処理を示すフローチャートである。図１６に示す第二実施形態の処理は、ステップＳ３６に替えてモニタ（表示部４０）のチルトバック指令表示を点灯させるステップＳ７６を備え、ステップＳ３９に替えてモニタ（表示部４０）のブーム上げ指令表示を点灯させるステップＳ７９を備える点で、図１１に示す第一実施形態の処理と異なっている。

図１７は、キャブ５内の表示部４０に表示される表示の第３の例を示す模式図である。図１７に示す表示部４０には、図１３と同様の燃費メータ８１と、チルトバック指令ランプ８７と、ブーム上げ指令ランプ８８とが表示されている。

ステップＳ３４の判断において作業機ストールが発生していると判断された場合、作業機ストールが発生している間、第１処理装置３０は、表示部４０に対して、チルトバック指令ランプ８７を点灯させる指令信号を送信する。第１処理装置３０から指令信号を受けた表示部４０は、チルトバック指令ランプ８７を点灯させる。チルトバック指令ランプ８７は、作業機ストールが発生している間点灯し、キャブ５内に搭乗しているオペレータに対してバケット６のチルトバック操作を促す。

チルトバック指令ランプ８７の点灯を視認したオペレータは、バケット６をチルトバックさせる操作を行なう。これにより、上述したように、作業機ストールが解消される。

ステップＳ３７の判断において掘削時スリップが発生していると判断された場合、掘削時スリップが発生している間、第１処理装置３０は、表示部４０に対して、ブーム上げ指令ランプ８８を点灯させる指令信号を送信する。第１処理装置から指令信号を受けた表示部４０は、ブーム上げ指令ランプ８８を点灯させる。ブーム上げ指令ランプ８８は、掘削時スリップが発生している間点灯し、キャブ５内に搭乗しているオペレータに対してブーム上げ操作を促す。

ブーム上げ指令ランプ８８の点灯を視認したオペレータは、ブーム１４を上昇させる操作を行なう。これにより、上述したように、掘削時スリップが解消される。

このようにして、第１処理装置３０は、無駄操作の発生時に、作業機の操作に関係する指令信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が上位閾値よりも大きいことに基づいて、作業機ストールが発生していると判断したとき、作業機３を動かすことに関係する信号として、表示部４０に対してチルトバック指令ランプ８７を点灯させる指令信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が下位閾値よりも小さいことに基づいて、掘削時スリップが発生していると判断したとき、作業機３を動かすことに関係する信号として、表示部４０に対してブーム上げ指令ランプ８８を点灯させる指令信号を出力することができる。

［第三実施形態］
図１８は、第三実施形態に基づく、無駄操作発生時に実行される制御処理を示すフローチャートである。図１８に示す第三実施形態の処理は、ステップＳ３６に替えてチルトバック指令信号を出力するステップＳ８６を備え、ステップＳ３９に替えてブーム上げ操作指令を出力するステップＳ８９を備える点で、図１１に示す第一実施形態の処理と異なっている。

ステップＳ３４の判断において作業機ストールが発生していると判断された場合、第１処理装置３０は、バケット６をチルトバックさせる指令信号を出力する。より詳細には、第１処理装置３０は、制御弁２６に対して、チルトシリンダ１９のボトム側油室に作動油を供給させる指令信号を出力する。指令信号を受けた制御弁２６がチルトシリンダ１９のボトム側油室に作動油を供給することで、チルトシリンダ１９が伸長する。このときベルクランク１８が支持ピン１８ａを中心にして図１中の反時計回り方向に回転することで、チルトロッド１５を介してバケット６に駆動力が作用して、バケット６がチルトバックするように動作する。

ステップＳ３７の判断において掘削時スリップが発生していると判断された場合、第１処理装置３０は、ブーム１４を上昇させる指令信号を出力する。より詳細には、第１処理装置３０は、制御弁２６に対して、ブームシリンダ１６のボトム側油室に作動油を供給させる指令信号を出力する。指令信号を受けた制御弁がブームシリンダ１６のボトム側油室に作動油を供給することで、ブームシリンダ１６が伸長する。これにより、ブーム１４に駆動力が作用して、ブーム１４は上昇するように動作する。

このようにして、第１処理装置３０は、無駄操作の発生時に、作業機の操作に関係する制御信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が上位閾値よりも大きいことに基づいて、作業機ストールが発生していると判断したとき、作業機３を動かすことに関係する信号として、制御弁２６に対してバケット６をチルトバックさせる制御信号を出力することができる。ブーム１４を動作させるための操作指令値が下位閾値よりも小さいことに基づいて、掘削時スリップが発生していると判断したとき、作業機３を動かすことに関係する信号として、制御弁２６に対してブーム１４を上昇させる制御信号を出力することができる。

［第四実施形態］
上記の第一実施形態において、図１５を参照して、キャブ５内の表示部４０に作業機ストールおよび掘削時スリップが発生している時間を表示する例について説明した。この例に限られず、第１処理装置３０から、ホイールローダ１の外部の第２処理装置７０に無駄操作が行われている時間に関する情報が送信されて、第２処理装置７０の表示部に無駄操作が行われている時間が表示されてもよい。図１９は、第２処理装置７０の表示部７５に表示される表示の一例を示す模式図である。

表示部７５に表示される情報は、無駄操作の発生をリアルタイムに通知するものではなく、一定期間内の掘削時間に対する無駄操作の発生時間についての記録を表示するものである。表示９１Ａは、１０日間に作業機ストールが発生した時間を示している。表示９１Ｂは、３ヶ月間に作業機ストールが発生した時間を示している。表示９１Ｃは、１０日間に掘削時スリップが発生した時間を示している。表示９２Ｄは、３ヶ月間に掘削時スリップが発生した時間を示している。

このように、掘削時間、作業機ストールの発生時間、および掘削時スリップの発生時間を可視化することで、掘削作業の良し悪しを容易に評価することができる。オペレータ毎に作業の状況を表示して、経験の少ないオペレータの運転指導に活用できるようにしてもよい。図１９に示される表示を、ウェブコンテンツとして提供して、掘削作業の状況を遠隔地から確認したり複数の拠点で共有したりできるようにしてもよい。

無駄作業の発生状況は、第２処理装置７０に接続されている図示しないプリンタによって、印刷物として出力されてもよい。

［第五実施形態］
これまでの実施形態の説明では、ホイールローダ１が第１処理装置３０を備えており、ホイールローダ１に搭載されている第１処理装置３０が無駄操作発生時の制御を行なう例について説明した。無駄操作発生時の制御を行なうコントローラは、必ずしもホイールローダ１に搭載されていなくてもよい。

図２０は、ホイールローダ１を含むシステムの概略図である。ホイールローダ１の第１処理装置３０は各種のセンサによって検出されたホイールローダ１の状態を示す信号を外部のコントローラ１３０へ送信する処理を行ない、信号を受信した外部のコントローラ１３０が無駄作業発生時の制御を行なうシステムを構成してもよい。コントローラ１３０は、ホイールローダ１の作業現場に配置されてもよく、ホイールローダ１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。

第一実施形態で説明した第１処理装置３０および第五実施形態で説明したコントローラ１３０は、単一の装置で構成されていてもよく、複数の装置で構成されていてもよい。第１処理装置３０および／またはコントローラ１３０を構成する複数の装置が分散して配置されていてもよい。

［作用および効果］
次に、上述した実施形態の作用および効果について説明する。

実施形態においては、図１２，１４に示されるように、第１処理装置３０は、走行輪４ａおよび作業機３を操作するための操作装置より出力される操作指令値に基づいて、作業機３が動かない無駄操作が行われていると判断する。図１１，１５，１９に示されるように、第１処理装置３０は、無駄操作が行われている時間を出力する。

作業機３が動かない無駄操作が行われている時間を出力することで、オペレータまたは管理者は、無駄操作の発生を容易に把握することができる。オペレータは、無駄操作を低減するように自ら意識して作業することができる。指導者は、無駄操作を低減するようにオペレータを指導することができる。したがって、掘削作業中に無駄操作が行われている時間を低減することができる。

図２に示されるように、ホイールローダ１には、ホイールローダ１の状態を検出する複数のセンサが設けられている。図９，１０に示されるように、第１処理装置３０は、センサの信号に基づいて掘削作業中か否かを判定する。これにより、掘削作業中か否かを、正確に判定することができる。

図１１，１５，１９に示されるように、第１処理装置３０は、掘削作業中に走行輪４ａが地面に対して滑る掘削時スリップが発生していると判断したとき、掘削時スリップが発生している時間を出力する。オペレータに対して掘削時スリップを低減するように意識づけることで、掘削時スリップを短時間で解消することができる。

図１４に示されるように、第１処理装置３０は、ブーム１４を動作させるための操作指令値が下位閾値よりも小さいとき、掘削時スリップが発生していると判断する。このようにすれば、掘削時スリップが発生していることを明確かつ簡潔に判断することができる。

図２，１４に示されるように、第１処理装置３０は、車速検出器２７の信号に基づいて、走行輪４ａの回転速度を演算する。このようにすれば、掘削時スリップが発生していることをより確実に判断することができる。

図１１，１５，１９に示されるように、第１処理装置３０は、掘削作業中に作業機３が動けない作業機ストールが発生していると判断したとき、作業機ストールが発生している時間を出力する。オペレータに対して作業機ストールを低減するように意識づけることで、作業機ストールを短時間で解消することができる。

図１２に示されるように、第１処理装置３０は、ブーム１４を動作させるための操作指令値が上位閾値よりも大きく、かつブーム１４の上昇速度が閾値よりも小さいとき、作業機ストールが発生していると判断する。このようにすれば、作業機ストールが発生していることを明確かつ簡潔に判断することができる。

図１５に示されるように、第１処理装置３０は、掘削作業中と判定した時間をさらに出力する。オペレータまたは管理者は、掘削作業の時間を容易に把握することができる。

図１５，１９に示されるように、第１処理装置３０は、掘削作業中と判定した時間に対する無駄操作が行われている時間の比率を出力する。オペレータまたは管理者は、無駄操作が行われている時間の比率が許容限界を下回っているか否かを容易に把握することができ、より効率的にオペレータに対して無駄操作を低減するように意識づけることが可能になる。

本開示の思想を適用可能な作業機械は、ホイールローダに限られず、油圧ショベル、ブルドーザ、またはモータグレーダなどの、作業機を有する作業機械であってもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ホイールローダ、３ 作業機、４ 走行装置、４ａ，４ｂ 走行輪、６ バケット、６ａ 刃先、１４ ブーム、１６ ブームシリンダ、１９ チルトシリンダ、２０ エンジン、２３ 動力伝達機構、２６ 制御弁、２７ 車速検出器、２８ａ，２８ｂ 圧力センサ、２９ 第１角度検出器、３０ 第１処理装置、３０ｊ 記憶部、３０ｔ タイマ、４０，７５ 表示部、４５ 出力部、４８ 第２角度検出器、４９ 前後進切換装置、４９ａ 操作部材、４９ｂ 部材位置検出センサ、５１ アクセル操作装置、５１ａ アクセル操作部材、５１ｂ アクセル操作検出部、５２ ブーム操作装置、５２ａ ブーム操作部材、５２ｂ ブーム操作検出部、５４ バケット操作装置、５４ａ バケット操作部材、５４ｂ バケット操作検出部、５８ ブレーキ操作装置、５８ａ ブレーキ操作部材、５８ｂ ブレーキ操作検出部、７０ 第２処理装置、８１ 燃費メータ、８１Ａ 第１ゲージ領域、８１Ｂ 第２ゲージ領域、８１Ｃ 第３ゲージ領域、８１Ｎ，８４Ｎ，８５Ｎ 針状部、８２ 作業機ストールコーションランプ、８３ 掘削時スリップコーションランプ、８４ 作業機ストールインジケータ、８４Ａ，８５Ａ 第１領域、８４Ｂ，８５Ｂ 第２領域、８５ 掘削時スリップインジケータ、８６ ゲージ、８７ チルトバック指令ランプ、８８ ブーム上げ指令ランプ、９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９２Ｄ 表示、１００ 掘削対象物、１３０ コントローラ、２００ ダンプトラック。

Claims (10)

1. 作業機械であって、
   車体と、
   前記車体に回転可能に取り付けられた走行輪と、
   前記車体に対し動作可能な作業機と、
   前記走行輪および前記作業機を操作するための操作装置と、
   前記作業機械の動作を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、掘削作業中に、前記操作装置より出力される操作指令値に基づいて、前記作業機が動かない無駄操作が行われていると判断して、前記無駄操作が行われている時間を出力する、作業機械。
2. 前記作業機械の状態を検出する少なくとも１つのセンサをさらに備え、
   前記コントローラは、前記センサの信号に基づき掘削作業中か否かを判定する、請求項１に記載の作業機械。
3. 前記コントローラは、掘削作業中に前記走行輪が地面に対して滑る掘削時スリップが発生していると判断したとき、前記掘削時スリップが発生している時間を出力する、請求項１または２に記載の作業機械。
4. 前記作業機は、ブームを有し、
   前記操作装置は、前記ブームを操作するためのブーム操作装置を有し、
   前記コントローラは、前記ブーム操作装置より出力される前記操作指令値が第１の閾値よりも小さいとき、前記掘削時スリップが発生していると判断する、請求項３に記載の作業機械。
5. 前記コントローラは、前記センサの信号に基づき前記走行輪の回転速度を演算する、請求項３または４に記載の作業機械。
6. 前記作業機は、バケットを有し、
   前記コントローラは、掘削作業中に前記作業機が動けない作業機ストールが発生していると判断したとき、前記作業機ストールが発生している時間を出力する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業機械。
7. 前記作業機は、ブームを有し、
   前記操作装置は、前記ブームを操作するためのブーム操作装置を有し、
   前記コントローラは、前記センサの信号に基づき前記ブームの上昇速度を演算し、
   前記コントローラは、前記ブーム操作装置より出力される前記操作指令値が第２の閾値よりも大きく、かつ前記上昇速度が第３の閾値よりも小さいとき、前記作業機ストールが発生していると判断する、請求項６に記載の作業機械。
8. 前記コントローラは、掘削作業中と判定した時間をさらに出力する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業機械。
9. 前記コントローラは、掘削作業中と判定した時間に対する前記無駄操作が行われている時間の比率を出力する、請求項８に記載の作業機械。
10. 作業機械を含むシステムであって、
    車体と、
    前記車体に回転可能に取り付けられた走行輪と、
    前記車体に対し動作可能な作業機と、
    前記走行輪および作業機を操作するための操作装置と、
    前記作業機械の動作を制御するコントローラとを備え、
    前記コントローラは、掘削作業中に、前記操作装置より出力される操作指令値に基づいて、前記作業機が動かない無駄操作が行われていると判断して、前記無駄操作が行われている時間を出力する、システム。